无缝钢管的制造方法技术

本发明专利技术提供能够在穿孔机中抑制晶粒的粗大化的无缝钢管的制造方法。本实施方式的无缝钢管的制造方法具备如下工序：加热工序，将含Nb的钢坯料加热至800～1030℃；制管工序，使用穿孔机对含Nb的钢坯料进行穿孔轧制或延伸轧制，从而制造中空管坯，所述穿孔机具备在含Nb的钢坯料所通过的轧制线周围配置的多个斜辊、在多个斜辊间且是在轧制线上配置的顶头、以及从顶头的后端沿轧制线向顶头的后方延伸的芯棒；以及，轧制结束后立即冷却工序，对中空管坯中的通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端之间起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无缝钢管的制造方法
本专利技术涉及无缝钢管的制造方法。
技术介绍
随着腐蚀性低的井(油井和气井)的枯竭，正在开发腐蚀性高的井(以下称为高腐蚀性井)。高腐蚀性井为含有大量腐蚀性物质的环境，高腐蚀性井的温度会从常温到200℃左右。腐蚀性物质例如为硫化氢等腐蚀性气体。硫化氢在由高强度的低合金无缝钢管形成的油井管中会引起硫化物应力开裂(SulfideStressCracking、以下称为“SSC”。)。因此，要求在这些高腐蚀性井中使用的无缝钢管具有高的耐SSC性。另一方面，对在上述高腐蚀性井中使用的油井管还要求具有高的强度。然而，耐SSC性和强度一般为互悖的特性。因此，如果提高无缝钢管的强度，则无缝钢管的耐SSC性便会降低。为了得到具有高的强度且优异的耐SSC性，晶粒的微细化是有效的。通常，无缝钢管通过如下制造工序制造。首先，使用穿孔机(穿轧机)对加热的坯料(圆柱状的圆坯)进行穿孔轧制，进而，根据需要，通过延伸轧机进行延伸轧制来制造中空管坯。穿轧机和延伸轧机在具备顶头以及配置在顶头周围的多个斜辊这一点上是共通的。进而，根据需要，用芯棒连轧机等延伸轧机实施进一步的延伸轧制。对于所制造的中空管坯，根据需要，使用定径轧机(定径器、减径器等)实施定径轧制，形成期望的外径和壁厚。对于经过以上工序的中空管坯，实施使用热处理炉的淬火(离线淬火)，然后，实施使用热处理炉的回火，调节强度和晶体粒度。也存在为了使晶粒微细而实施多次淬火的情况。通过以上工序，制造无缝钢管。此外，在上述制造工序中，关于最初的淬火，也存在不使用热处理炉地实施对刚结束延伸轧制或定径轧制后的中空管坯直接进行水冷来实施淬火的、所谓的“在线淬火”的情况。关于在线淬火，例如在专利文献1中有提出。专利文献1使用以质量％计含有C：0.15～0.20％、Si：0.01％以上且小于0.15％、Mn：0.05～1.0％、Cr：0.05～1.5％、Mo：0.05～1.0％、Al：0.10％以下，V：0.01～0.2％、Ti：0.002～0.03％、B：0.0003～0.005％、以及N：0.002～0.01％、余量为Fe和杂质的钢锭。将该钢锭加热至1000～1250℃的温度，最终轧制温度采用900～1050℃，结束制管轧制。然后，从Ar3相变点以上的温度直接进行淬火，或者，结束制管轧制后，在线补热至Ac3相变点～1000℃，从Ar3相变点以上的温度进行淬火。然后，在600℃～Ac1相变点的温度区域进行回火。专利文献1中记载了通过该制造方法制造的无缝钢管具有110ksi级的强度(758～861MPa)且具有高的强度以及优异的韧性和耐SSC性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-31756号公报非专利文献非专利文献1：“关于钢的奥氏体组织的重构法的高精度化的研究”,畑等,新日铁住金技法第404号(2016)p24～p30
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上所述，穿轧机和延伸轧机在具备顶头以及配置在轧制线周围的多个斜辊这一点上是共通的。本说明书中，将穿轧机和延伸轧机称为“穿孔机”。穿孔机对坯料(穿轧机为圆坯、延伸轧机为中空管坯)实施穿孔轧制(穿轧机)或延伸轧制(延伸轧机)。在以前的制造工序中，提出了通过在线淬火或使用热处理炉的离线淬火对晶粒进行微细化的技术。然而，没有提出过关于在穿孔机中对晶粒进行微细化的技术。本专利技术的目的在于提供能够在具备顶头以及配置在轧制线周围的多个斜辊的穿孔机中抑制晶粒的粗大化的无缝钢管的制造方法。用于解决问题的方案本专利技术的无缝钢管的制造方法具备如下工序：加热工序，将含Nb的钢坯料加热至800～1030℃，前述含Nb的钢坯料以质量％计为C：0.21～0.35％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.05～1.00％、P：0.025％以下，S：0.010％以下，Al：0.005～0.100％、N：0.010％以下，Cr：0.05～1.50％、Mo：0.10～1.50％、Nb：0.01～0.05％、B：0.0003～0.0050％、Ti：0.002～0.050％、V：0～0.30％、Ca：0～0.0050％、稀土元素：0～0.0050％、以及余量：Fe和杂质；制管工序，使用穿孔机对含Nb的钢坯料进行穿孔轧制或延伸轧制，从而制造中空管坯，前述穿孔机具备：在含Nb的钢坯料所通过的轧制线周围配置的多个斜辊、在多个斜辊间且是在轧制线上配置的顶头、以及从顶头的后端沿轧制线向顶头的后方延伸的芯棒；轧制结束后立即冷却工序，对中空管坯中的通过多个斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在中空管坯部分通过多个斜辊的后端之间起15.0秒以内，使中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。专利技术的效果本实施方式的无缝钢管的制造方法能够在具备顶头以及配置在轧制线周围的多个斜辊的穿孔机中抑制晶粒的粗大化。附图说明图1是穿孔机的斜辊附近的侧视图。图2是示出通过穿孔轧制所制造的中空管坯的一个例子的图。图3是示出用图1所示的穿孔机制造的中空管坯的外表面最高温度与原奥氏体粒径的关系的图。图4是示出对含Nb的钢坯料实施穿孔轧制来制造壁厚50mm的厚壁的中空管坯时、中空管坯外表面温度和中空管坯壁内温度相对于从刚结束穿孔轧制后起的空冷时间的图。图5是示出穿孔轧制前的含Nb坯料的加热温度和加工放热温度上升量的图表。图6是示出通过加工Formastor试验得到的放热模拟温度与原奥氏体粒径的关系的图。图7A是示出无缝钢管的制造设备线的一个例子的示意图。图7B是示出与图7A不同的其他无缝钢管的制造设备线的一个例子的示意图。图7C是示出与图7A和图7B不同的其他无缝钢管的制造设备线的一个例子的示意图。图8是穿孔机的侧视图。图9是与图1正交的穿孔机的斜辊附近的侧视图。图10是图8中的顶头和芯棒的侧视图。图11是图10的包括中心轴的面处的剖视图。图12是图11中的A-A线的剖视图。图13是图11中的B-B线的剖视图。图14是图11中的C-C线的剖视图。图15是用于说明穿孔轧制时或延伸轧制时的冷却的示意图。图16是图15中的A-A线的剖视图。图17是图15中的B-B线的剖视图。图18是示出与图11不同的其他芯棒的结构的示意图。图19是包括外表面冷却机构的穿孔机的斜辊附近的侧视图。图20是图19所示的外表面冷却机构的主视图。图21是包括外表面冷却机构和前方外表面阻挡机构的穿孔机的斜辊附近的侧视图。图22是图21所示的前方外表面阻挡机构的主视图。图23是包括外表面冷却机构和后方外表面阻挡机构的穿孔机的斜辊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无缝钢管的制造方法，其具备如下工序：/n加热工序，将含Nb的钢坯料加热至800～1030℃，/n所述含Nb的钢坯料以质量％计为/nC：0.21～0.35％、/nSi：0.10～0.50％、/nMn：0.05～1.00％、/nP：0.025％以下、/nS：0.010％以下、/nAl：0.005～0.100％、/nN：0.010％以下、/nCr：0.05～1.50％、/nMo：0.10～1.50％、/nNb：0.01～0.05％、/nB：0.0003～0.0050％、/nTi：0.002～0.050％、/nV：0～0.30％、/nCa：0～0.0050％、/n稀土元素：0～0.0050％、以及/n余量：Fe和杂质；/n制管工序，使用穿孔机对所述含Nb的钢坯料进行穿孔轧制或延伸轧制，从而制造中空管坯，/n所述穿孔机具备：/n在所述含Nb的钢坯料所通过的轧制线周围配置的多个斜辊、/n在多个所述斜辊间且是在所述轧制线上配置的顶头、以及/n从所述顶头的后端沿所述轧制线向所述顶头的后方延伸的芯棒；/n轧制结束后立即冷却工序，对所述中空管坯中的通过多个所述斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端之间起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171129 JP 2017-2284981.一种无缝钢管的制造方法，其具备如下工序：
加热工序，将含Nb的钢坯料加热至800～1030℃，
所述含Nb的钢坯料以质量％计为
C：0.21～0.35％、
Si：0.10～0.50％、
Mn：0.05～1.00％、
P：0.025％以下、
S：0.010％以下、
Al：0.005～0.100％、
N：0.010％以下、
Cr：0.05～1.50％、
Mo：0.10～1.50％、
Nb：0.01～0.05％、
B：0.0003～0.0050％、
Ti：0.002～0.050％、
V：0～0.30％、
Ca：0～0.0050％、
稀土元素：0～0.0050％、以及
余量：Fe和杂质；
制管工序，使用穿孔机对所述含Nb的钢坯料进行穿孔轧制或延伸轧制，从而制造中空管坯，
所述穿孔机具备：
在所述含Nb的钢坯料所通过的轧制线周围配置的多个斜辊、
在多个所述斜辊间且是在所述轧制线上配置的顶头、以及
从所述顶头的后端沿所述轧制线向所述顶头的后方延伸的芯棒；
轧制结束后立即冷却工序，对所述中空管坯中的通过多个所述斜辊的后端之间的中空管坯部分实施使用冷却液的冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端之间起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。


2.根据权利要求1所述的无缝钢管的制造方法，其中，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
对通过多个所述斜辊的后端之间的所述中空管坯部分的外表面和/或内表面喷射所述冷却液，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。


3.根据权利要求2所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述穿孔机具备：
外表面冷却机构，其配置在多个所述斜辊的后方的所述芯棒的周围，具备能够对穿孔轧制时或延伸轧制时的所述中空管坯的外表面喷射所述冷却液的多个外表面冷却液喷射孔，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，从所述外表面冷却机构喷射所述冷却液，对通过多个所述斜辊的后端之间的所述中空管坯部分的外表面进行冷却，从而在所述中空管坯部分通过多个所述斜辊的后端起15.0秒以内，使所述中空管坯部分的外表面温度成为700～1000℃。


4.根据权利要求3所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述外表面冷却机构对通过冷却区域内的所述中空管坯部分的外表面进行冷却，所述冷却区域沿所述芯棒的轴向具有特定长度，
所述穿孔机进一步具备：
前方外表面阻挡机构，其配置在位于所述顶头的后方且是比所述外表面冷却机构靠前方的所述芯棒的周围，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在利用所述外表面冷却机构冷却所述中空管坯时，通过所述前方外表面阻挡机构抑制所述冷却液流至进入所述冷却区域前的所述中空管坯的所述外表面。


5.根据权利要求4所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述前方外表面阻挡机构包括配置在所述芯棒的周围且朝所述中空管坯的所述外表面喷射前方阻挡流体的多个前方阻挡流体喷射孔，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在利用所述外表面冷却机构冷却所述中空管坯时，从所述前方外表面阻挡机构朝位于所述冷却区域的进入侧附近的所述中空管坯的所述外表面的上部喷射所述前方阻挡流体，阻挡所述冷却液流至进入所述冷却区域前的所述中空管坯的所述外表面。


6.根据权利要求3～5中的任一项所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述外表面冷却机构对通过冷却区域内的所述中空管坯部分的外表面进行冷却，所述冷却区域沿所述芯棒的轴向具有特定长度，
所述穿孔机进一步具备：
后方外表面阻挡机构，其配置在位于所述顶头的后方且是比所述外表面冷却机构靠后方的所述芯棒的周围，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在所述外表面冷却机构对所述中空管坯进行冷却时，所述后方外表面阻挡机构抑制所述冷却液与位于所述冷却区域的后方的所述中空管坯的外表面部分接触。


7.根据权利要求6所述的无缝钢管的制造方法，其中，
所述后方外表面阻挡机构包括配置在所述芯棒的周围、朝所述中空管坯的所述外表面喷射后方阻挡流体的多个后方阻挡流体喷射孔，
在所述轧制结束后立即冷却工序中，
在所述外表面冷却机构对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：山根康嗣，下田一宗，荒井勇次，坂本明洋，大门靖彦，大部晴佳，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP